地理坐標系與投影坐標系的區別TWO

http://www.cnblogs.com/jetz/archive/2005/03/29/127547.html1、地理坐標系 Geographic Coordinate System是以經緯度為地圖的存儲單位，即球面坐標系統。要將地球上的數字化信息存放到球面坐標系統上，如何進行操作呢？地球是一個不規則的橢球，這必然要求找到這樣的一個橢球體，具有特點：可以量化計算的、具有長半軸、短半軸、偏心率。以下是Krasovsky_1940橢球及其相應參數：Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening（扁率）: 298.300000000000010000 然而有了這個橢球體以後還不夠，還需要一個大地基準面將這個橢球定位。在坐標系統描述中，可以看到有這麼一行： Datum: D_Beijing_1954 表示大地基準面是D_Beijing_1954。 有了Spheroid和Datum兩個基本條件，地理坐標系統便可以使用。 完整參數： Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian（起始經度）: Greenwich (0.000000000000000000) Datum（大地基準面）: D_Beijing_1954 Spheroid（參考橢球體）: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.3000000000000100002、投影坐標系統 Projected Coordinate System一些參數：Projection: Gauss_Kruger Parameters: False_Easting: 500000.000000 False_Northing: 0.000000 Central_Meridian: 117.000000 Scale_Factor: 1.000000 Latitude_Of_Origin: 0.000000 Linear Unit: Meter (1.000000) Geographic Coordinate System: Name: GCS_Beijing_1954 Alias: Abbreviation: Remarks: Angular Unit: Degree (0.017453292519943299) Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000) Datum: D_Beijing_1954 Spheroid: Krasovsky_1940 Semimajor Axis: 6378245.000000000000000000 Semiminor Axis: 6356863.018773047300000000 Inverse Flattening: 298.300000000000010000 從參數中可以看出，每一個投影坐標系統都必定會有Geographic Coordinate System。 投影坐標系統實質上是平面坐標系統，其地圖單位通常為米。為什麼投影坐標系統中要存在坐標系統的參數呢？ 投影的意義：將球面坐標轉化為平面坐標的過程便稱為投影。球面坐標->平面坐標投影的條件： a、球面坐標 b、轉化過程（也就是演算法） 要得到投影坐標就必須得有一個「拿來」投影的球面坐標，然後才能使用演算法去投影，即每一個投影坐標系統都必須要求有Geographic Coordinate System參數。3、我們現在看到的很多教材上的對坐標系統的稱呼很多，都可以歸結為上述兩種投影。其中包括常見的「非地球投影坐標系統」。【專業概念】大地坐標 Geodetic Coordinate大地測量中以參考橢球面為基準面的坐標。地面點P的位置用大地經度L、大地緯度B和大地高H表示。當點在參考橢球面上時，僅用大地經度和大地緯度表示。大地經度是通過該點的大地子午面與起始大地子午面之間的夾角，大地緯度是通過該點的法線與赤道面的夾角，大地高是地面點沿法線到參考橢球面的距離。方里網是由平行於投影坐標軸的兩組平行線所構成的方格網。因為是每隔整公里繪出坐標縱線和坐標橫線，所以稱之為方里網，由於方里線同時又是平行於直角坐標軸的坐標網線，故又稱直角坐標網。在1：1萬-1：20萬比例尺的地形圖上，經緯線只以圖廓線的形式直接表現出來，並在圖角處注出相應度數。為了在用圖時加密成網，在內外圖廓間還繪有加密經緯網的加密分劃短線（圖式中稱「分度帶」)，必要時對應短線相連就可以構成加密的經緯線網。1：25萬地形圖上，除內圖廓上繪有經緯網的加密分劃外，圖內還有加密用的十字線。我國的1：50萬——1：100萬地形圖，在圖面上直接繪出經緯線網，內圖廓上也有供加密經緯線網的加密分劃短線。直角坐標網的坐標系以中央經線投影后的直線為X軸，以赤道投影后的直線為Y軸，它們的交點為坐標原點。這樣，坐標系中就出現了四 個象限。縱坐標從赤道算起向北為正、向南為負；橫坐標從中央經線算起，向東為正、向西為負。雖然我們可以認為方里網是直角坐標，大地坐標就是球面坐標。但是我們在一副地形圖上經常見到方里網和經緯度網，我們很習慣的稱經 緯度網為大地坐標，這個時候的大地坐標不是球面坐標，她與方里網的投影是一樣的（一般為高斯），也是平面坐標。

1、Geographic Coordinate Systems 地理坐標系 在Geographic Coordinate Systems目錄中，我們可以看到已定義的許多坐標系信息，如典型的Geographic Coordinate SystemsWorld目錄下的WGS 1984.prj，裡面所定義的坐標參數描述了地理坐標系的名稱、大地基準面、橢球體、起始坐標參考點、單位等：GEOGCS["GCS_WGS_1984",DATUM["D_WGS_1984",SPHEROID["WGS_1984",6378137,298.257223563]],PRIMEM["Greenwich",0],UNIT["Degree",0.017453292519943295]]2、Projected Coordinate Systems 投影坐標系 在Projected Coordinate Systems目錄中同樣存在許多已定義的投影坐標系，我國大部分地圖所採用的北京54和西安80坐標系的投影文件就在其中，它們均使用高斯-克呂格投影，前者使用克拉索夫斯基橢球體，後者使用國際大地測量協會推薦的IAG 75地球橢球體。如Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj定義的坐標參數：PROJCS["Beijing_1954_3_Degree_GK_CM_75E",GEOGCS["GCS_Beijing_1954",DATUM["D_Beijing_1954",SPHEROID["Krasovsky_1940",6378245.0,298.3]],PRIMEM["Greenwich",0.0],UNIT["Degree",0.0174532925199433]],PROJECTION["Gauss_Kruger"],PARAMETER["False_Easting",500000.0],PARAMETER["False_Northing",0.0],PARAMETER["Central_Meridian",75.0],PARAMETER["Scale_Factor",1.0],PARAMETER["Latitude_Of_Origin",0.0],UNIT["Meter",1.0]] 可以看出，參數里除了包含地理坐標系的定義外，還有投影方式的信息。北京54和西安80是我們使用最多的坐標系，在ArcGIS文件中，對於這兩種坐標系統的命名有一些不同，看上去很容易讓人產生迷惑。 高斯-克呂格投影的基本知識：我國大中比例尺地圖均採用高斯-克呂格投影Gauss Kruger，其通常是按6度和3度分帶投影，1:2.5萬－1:50萬比例尺地形圖採用經差6度分帶，1:1萬比例尺的地形圖採用經差3度分帶。具體分帶法是：6度分帶從本初子午線開始，按經差6度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分60個投影帶，帶號分別為1－60；3度投影帶是從東經1度30秒經線開始，按經差3度為一個投影帶自西向東劃分，全球共分120個投影帶。為了便於地形圖的測量作業，在高斯-克呂格投影帶內布置了平面直角坐標系統，具體方法是，規定中央經線為X軸，赤道為Y軸，中央經線與赤道交點為坐標原點，x值在北半球為正，南半球為負，y值在中央經線以東為正，中央經線以西為負。由於我國疆域均在北半球，x值均為正值，為了避免y值出現負值，規定各投影帶的坐標縱軸均西移500km，中央經線上原橫坐標值由0變為500km。為了方便帶間點位的區分，可以在每個點位橫坐標y值的百千米位數前加上所在帶號，如20帶內A點的坐標可以表示為YA=20 745 921.8m。在Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerBeijing 1954目錄中，我們可以看到四種不同的命名方式： Beijing 1954 3 Degree GK CM 75E.prj Beijing 1954 3 Degree GK Zone 25.prj Beijing 1954 GK Zone 13.prj Beijing 1954 GK Zone 13N.prj 對它們的說明分別如下： 三度分帶法的北京54坐標系，中央經線在東75度的分帶坐標，橫坐標前不加帶號 三度分帶法的北京54坐標系，中央經線在東75度的分帶坐標，橫坐標前加帶號 六度分帶法的北京54坐標系，分帶號為13，橫坐標前加帶號 六度分帶法的北京54坐標系，分帶號為13，橫坐標前不加帶號 在Coordinate SystemsProjected Coordinate SystemsGauss KrugerXian 1980目錄中，文件命名方式又有所變化： Xian 1980 3 Degree GK CM 75E.prj Xian 1980 3 Degree GK Zone 25.prj Xian 1980 GK CM 75E.prj Xian 1980 GK Zone 13.prj 西安80坐標文件的命名方式、含義和北京54前兩個坐標相同，但沒有出現「帶號+N」這種形式。